燃料电池公交VS纯电动公交丨欧美10年420万里程背后的结论

美国运输与环境中心、美国中西部氢能中心、克利夫兰州立大学、斯塔克地区运输管理局联合开展了一项温度对燃料电池公交和纯电动公交性能影响的研究。初步研究表明，当温度从10℃到15.5℃区间下降到0℃到-5.5℃区间时，纯电动公交的效率下降了约32.1%，续航里程损失37.8%；燃料电池公交的效率下降了28.6%，续航里程损失23.1%。

该项研究给出了寒冷地区公交零排放战略选择的数据支撑，但也存在诸如数据样本少、低温区间小、时空不一致以及未考虑技术进步等不足。作为燃料电池公交和纯电动公交产销量第一大国，甚至已经启动了全气候动力电池的工程化应用，完全能够拿出更为系统的比较分析。

以下是报告主要内容摘录：

所有的公共汽车，无论使用何种燃料，都会在极端天气中损失一定的续航里程。随着运输机构计划用零排放公交车取代传统的柴油公交车，他们需要考虑极端天气对新公交车的影响。本报告基于零排放公交汽车的数据，评估了环境温度对其效率和行驶里程的影响。报告没有针对运输机构提供给定气候条件采用某一特定零排放技术的建议。相反，仅仅是向有意采用零排放公交策略的运输机构提供规划见解。

研究小组收集了8个运输机构的数据，其中4个使用了氢燃料电池，还有4个使用了动力电池。这些机构分布在不同的气候区域，从热(加州南部)到冷(明尼苏达北部)，还有一个来自欧洲。在4辆纯电动公共汽车运输系统中，有2辆使用了“中途”充电系统。

（样本来自美欧8个运输机构，时间跨度从2010-2019年。其中两辆燃料电池公交车数据分别是2010-2013年,2013-2015年，早期不够成熟的技术对于研究结果有一定影响）

（样本车辆总运行里程420万公里，其中2010-2013年燃料电池公交运营里程167万，占比近40%，可能进一步放大对燃料电池样本组测评的影响）

分析结果显示，当温度从10℃到15.5℃区间下降到0℃到-5.5℃区间时，纯电动公交的效率下降了约32.1%，燃料电池公交的效率下降了28.6%。然而，对于那些计划更换车队的机构来说，燃料消耗率只是其中一个考虑。购买车辆和建造加氢/充电基础设施的费用可能比燃料成本更重要。因此，对于希望逐个完成零排放公交车替代柴油车的运输机构更需着眼于车辆的续航里程。

因此，研究小组还研究了温度对公交行驶里程的影响。其中，“中途”充电公交车虽然可以进行效率分析，但难以与其他汽车的行驶里程进行有效比较，所以予以剔除。当温度从10℃到15.5℃区间下降到0℃到-5.5℃区间时，纯电动公交的里程损失更大(减少37.8%)，燃料电池公交较少(减少23.1%)。原因之一是，即使在最理想的条件下，纯电动公交车也比燃料电池公交车的续航里程小。这可能是处于寒冷地区运输机构推动零排放过程中要认真考虑的一个因素。

下表是温度变化对6个运输机构零排放公交行驶里程范围的影响。四辆使用燃料电池，两辆使用动力电池。一家名为Sunline的运输公司位于南加州，因此不具备接近或低于冰点的平均室外温度。

电动公交车的燃料经济性可能随着温度发生显著变化。温度变化之于里程的影响对于运输公司制定发展规划很重要，特别是那些位于寒冷地区的机构。他们可能需要购买额外的公交车或基础设施才能在寒冷天气下保证服务质量。对于希望更换为纯电动公交的机构更是如此。

此前该领域的相关研究：

阿贡国家实验室的研究表明，平均而言，一些燃料电池电动公交车队在寒冷的温度下运行会增加能耗，尤其是环境温度低于65℉时，温度每下降1°F，每100英里多消耗等量0.21加仑柴油的氢。

相同的研究表明，其他燃料电池公交车队在环境温度高于65°F时，温度每升高1°F，每100英里多消耗约等量0.06至0.13加仑柴油的氢。

国家可再生能源实验室（NREL）为联邦运输管理局的评估研究表明，纯电动公交车在环境温度高于65°F时，温度每升高1°F，每100英里能耗增加约等量0至0.15加仑柴油。

本项项研究给出了寒冷地区公交零排放战略选择的数据支撑，但存在诸如数据样本少、低温区间小、时空不一致以及未考虑技术进步等不足。